亚氨基二乙酸螯合纤维的合成及性能研究.pdf

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1、亚氨基二乙酸螯合纤维的合成及性能研究钱金鑫2015年1月中图分类号：TQ028.1UDC分类号：540亚氨基二乙酸螯合纤维的合成及性能研究作者姓名钱金鑫学院名称机电学院指导教师冯长根教授答辩委员会主席栗琳研究员申请学位工学硕士学科专业化学工程与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月StudyonpreparationandapplicationofiminodiaceticacidchelatefiberCandidateName:JinxinQianSchoolorDepartment:Mechatronica

2、lEngineeringFacultyMentor:Prof.ChanggenFengChair,ThesisCommittee:Prof.LinLiDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:ChemicalEngineeringandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文

3、中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要本文以聚丙烯接枝苯乙烯氯甲基化纤维（chloramethylatedpolypropylenegraftedstyrene，CPP-g-St）为原料，经胺基化和羧甲基化两步法反应，制备一种具有选择吸附性的亚胺基二乙酸螯合纤维（iminodiacet

4、icacidchelatefiber，IDACF）。利用正交实验法分别研究了时间、浴比、温度等因素对胺基化反应和羧甲基化反应的影响，得出制备亚氨基二乙酸螯合纤维的最佳工艺条件。运用元素分析仪、傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、能谱分析及综合热分析仪四种测试手段对纤维的结构和物理性能进行表征，并对纤维的吸附性能进行了研究。通过静态吸附法确定出最优合成条件。就胺基化反应而言，反应时间为6h，反应温度80℃，浴比50:1，四乙烯五胺的用量15mL为其最佳反应条件；对于羧甲基化反应，当反应时间为6h，反应温度70℃，浴比30:1，氯乙

5、酸用量为2g时，所合成的纤维吸附效果最佳。所合成纤维的元素分析结果表明，IDACF中N含量达7.28%，Cl元素基本消失，O的含量较胺基离子交换纤维升高；红外光谱分析表明亚氨基二乙酸螯合纤维上出现C-H、O-H、N-H、C=O等特征吸收峰；扫描电镜图片和能谱图显示纤维表面形貌发生明显的改变，合成反应和吸附过程皆发生在纤维的表面；热重研究结果表明，亚氨基二乙酸螯合纤维热稳定性能良好。2+静态吸附实验结果表明，IDACF对Cu的吸附是一个较为快速的过程，最大吸-1附容量为73.4mg·L，吸附的最佳pH为5.00交换容量随着初始浓度

6、的增加而增大，2+2+且IDACF对Cu具有良好的选择吸附性，吸附热力学研究表明，IDACF对Cu的等温吸附过程很好地符合Langmuir等温吸附模型，吸附过程为物理吸附。吸附热力学2+参数考察表明IDACF对Cu的吸附是一个放热和熵增加的自发过程。关键词：亚胺基二乙酸基；螯合纤维；选择性吸附；铜离子；铁离子I北京理工大学硕士学位论文AbstractAnewtypeofionexchangefibercontainingiminodiaceticgroupsfortheremovalof2+Cuwaspreparedfromch

7、loramethylatedstyrenegraftedpolypropylenefiberreactedwithTetraethylenepentamineandchloroaceticacid.Foraminationandcarboxymethylation，severalfactorssuchassolutiontemperature,reactiontime,bathratio(solvent:solid,V:m)wereexaminedontheproductiveratebyusingorthogonaltest.

8、Thestructureandthermalpropertiesoftheiminodiaceticchelatefiberwerealsocharacterizedbyelementaryanalysis(EA),FourierTransformInfrare